스포츠 선수들이 끊임없는 훈련을 통해 자신의 한계를 넘어서는 것처럼, 과학 기술의 세계에서도 불가능을 가능케 하려는 노력이 계속되고 있습니다. 그 중심에는 원자력 분야의 혁신을 이끄는 3D 프린팅 기술이 자리 잡고 있습니다. 이는 단순히 평면에 글자를 새기는 것을 넘어, 복잡한 설계가 필요한 기계 부품을 입체적인 완제품으로 구현해 내는 정밀한 공법입니다. 특히 원자력 부품은 구조가 매우 복잡하여 여러 부품을 조립하는 과정에서 결함이 발생하기 쉬운데, 이 기술을 활용하면 이음매 없는 일체형 부품을 제작할 수 있어 안전성과 효율성을 획기적으로 높일 수 있습니다.

PBF 기술은 재료 가루를 얇게 펼친 후 레이저나 전자빔을 쏘아 세밀하게 녹여 굳히는 과정을 반복하며 복잡한 모양의 부품을 차곡차곡 쌓아 올리는 방식입니다.

한국원자력연구원은 최근 세계 최초로 1m 크기의 대형 부품을 제작할 수 있는 장비를 개발하며 기술적 한계를 극복했습니다. 기존에는 PBF 방식의 특성상 제작 가능한 부품 크기가 0.5m 수준에 머물러 있었습니다. 연구진은 레이저 소스와 스캐너를 각각 두 개씩 배치하는 혁신적인 설계를 도입하여 기존의 크기 제한을 두 배로 늘리는 데 성공했습니다. 이러한 성과는 원자력 발전소의 핵심 부품을 직접 제작할 수 있는 기반을 마련했으며, 제조 공정의 유연성을 확보하여 다양한 산업 현장에서 맞춤형 부품을 적기에 공급할 수 있게 되었습니다.

대형화 기술에 더해 두 가지 이상의 소재를 결합하는 DED 방식 하이브리드 소재 기술도 주목할 만합니다. 서로 다른 장점을 가진 소재들을 하나로 결합하여 기존보다 훨씬 튼튼하고 수명이 긴 맞춤형 부품을 생산할 수 있게 된 것입니다. 이 기술은 초소형 원자로뿐만 아니라 우주, 항공, 군사 등 극한 환경에서 견뎌야 하는 특수 부품 제작에도 폭넓게 활용될 전망입니다. 고온과 부식을 견뎌야 하는 반도체나 석유화학 산업에서도 이 첨단 기술은 필수적인 역할을 수행하게 됩니다. 미래 에너지 산업을 선도하기 위한 연구원들의 도전은 멈추지 않고 계속되고 있으며, 이는 국가 경쟁력 강화의 핵심 동력이 될 것입니다.